电气过应力简介—第2部分

作者：Art Kay 德州仪器

在上一篇电气过应力博客中，我们介绍了绝对最大技术参数表，说明了串联电阻器怎么能用来防止输入出现电气过应力问题。过度电源电压是另一个常见过应力问题。有一种可能是大型瞬态电压耦合在电源中。这可能会由电机启动等负载的电感反冲引起。电源上的大量瞬态电压是很多实际系统的常见问题。应该经常针对它进行设计，防止应用出现这样的问题。

防范电源瞬态的最常用方法是在每个电源上提供瞬态电压抑制器 (TVS)。TVS 可将电源电压限制在安全等级下，使其不超过最大电源电压。我们在上篇博客中介绍过 TVS。在本文中，我们将继续讨论该主题，介绍 TVS 规范。

图 1 是 TVS 器件的典型 V-I 特性。正如之前提到的那样，该器件的性能很像齐纳二极管，只是它经过了优化，可对大型瞬态电流进行快速反应。此外，TVS 的技术参数还强调了对于防止瞬态过压非常重要的主要特性。表 1 是 TVS 规范实例。注意，所有技术参数都一一对应于 V-I 曲线上的主要点。我们介绍该规范时，参考 V-I 曲线有助于清楚地理解该规范的含义。

图 1：TVS 的 V-I 特性

表 1：瞬态电压抑制器的技术参数实例

反向对峙电压 (V_R) 是 TVS 器件的常态工作电压。器件在该电压等级下有效“关断”，并具有特定数量的漏电流。漏电流 (I_R) 一般在微安级以下。该电流可添加至总电源电流，这对于低功耗应用来说是个问题。将电源增加至反向对峙电压以上，会导致漏电流增大，而且在达到击穿电压 (V_BR) 时，TVS 最终会被击穿。图 1 显示了 V_R  在 TVS V-I 曲线上的位置。表 1 显示了在 TVS 规范实例中 V_R = 18V，I_R = 5µA。

击穿电压 (V_BR) 是 TVS 保护开始击穿或“接通”以及开始吸收大量电流的点。在其击穿后，整个 TVS 的电压将“钳”在一个相对恒定的电压上。从表 1 中可以看到，对于我们的 TVS 规范实例，V_BR 的范围是 20V 至 22.1V，击穿电流 (I_BR) 为 1mA。

参考图 1 可以注意到，尽管击穿后电压相对恒定，但随着电流的增加，仍将有一些电压的增量。钳位电压 (V_C) 的定义有助于理解在击穿后整个 TVS 的电压如何增加。钳位电压就是 TVS 导通并吸收大量电流时整个 TVS 的压降。对于有些器件，在不同的电流等级下提供不同的钳位电压。在本实例中，在电流 I_PP = 13.7A 时，TVS 最大钳位电压为 V_C = 29.2V。在下一篇博客中，我们将了解如何估算不同电流等级下的钳位电压。

在本博客中，我们讨论了 TVS 器件的主要技术参数。在下篇博客中，我们将介绍如何选择可保护用户应用的 TVS 器件。

如果您对此很感兴趣，请务必关注我《电气过应力简介》系列文章中的其它内容。

参考文献：

1. Walters, Kent，《如何选择瞬态电压抑制器》，摘自《MicroNote 125》，1999 年 7 月：www.microsemi.com；

2. STMicroelectronics，《ESDA-1K 产品说明书》，Doc ID 17883 版本 1，2010 年 9 月，V-I 曲线，第 2 页：http://www.st.com/web/en/press/c2747。

原文请参见: http://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archive/2014/06/05/part-2-electrical-overstress-in-a-nut-shell.aspx

审核编辑：符乾江